高原環境下輕型汽油車NH3和PN排放特性研究

摘要： 選取10輛國六b階段排放標準的不同動力類型輕型汽油車（插電式混合動力和傳統單一汽油發動機），在昆明海拔1 914 m的高原輕型整車環境模擬排放實驗室開展常溫和低溫環境下WLTC循環排放測試，研究分析高原環境下輕型汽油車NH3和PN（PN10和PN23）排放特性及影響因素。結果發現，尾氣經TWC后NH3排放大幅增加，高原環境下國六b階段不同類型輕型汽油車排放因子達到21.80～485.10 mg/km，顯著高于《大氣氨源排放清單編制技術指南》中輕型汽油車氨排放因子26 mg/km。插電式混合動力和傳統汽油發動機的輕型汽油車NH3排放主要集中在低速段和中速段，低溫環境下NH3排放更高。與PN23排放相比，插電式混合動力汽車和傳統動力輕型汽油車PN10排放分別增加21.11%～50.21%和12.00%～38.47%。低溫環境下PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個/s和5.28×1011 個/s，高出常溫環境下相應PN排放速率約2個數量級。

關鍵詞： 高原環境；輕型汽油車；氨；顆粒；排放特性

DOI： 10.3969/j.issn.1001-2222.2024.06.008

中圖分類號：TK411.5" 文獻標志碼： B" 文章編號： 1001-２２２２（２０24）０6-００52-０8

隨著輕型汽車排放標準、法規和控制技術升級，常規氣態污染物和顆粒物排放得到有效控制，但相關研究發現，機動車排放出的NH3和PN10等污染物對大氣中細顆粒物排放有較大貢獻［1-2］。國內外輕型汽車排放標準中僅對空氣動力學顆粒物直徑在23 nm以上的固態顆粒物數量（particulate number，PN）提出限值要求，未對直徑在23 nm以下的顆粒物進行數量管控［3］。NH3是大氣環境中二次顆粒物（PM2.5）生成的重要前體物，與大氣中NO_x，SO2等酸性氣體發生化學反應后生成硝酸鹽和硫酸鹽等二次顆粒物，會增加大氣中的細顆粒物排放［4-6］。

歐盟歐七排放標準提案中增加了NH3排放，對PN的粒徑要求從23 nm加嚴至10 nm［7］。近些年，國內外學者對輕型汽油車PN10和NH3排放開展了相關測試研究。Y. LIU等，羅佳鑫等和韓亞欣等［8-10］在實驗室整車轉轂條件下開展了WLTC工況和NEDC工況輕型汽油車NH3排放測試研究，發現NH3排放主要集中在冷起動階段，WLTC和NEDC工況下催化劑后端NH3排放分別比催化劑前端高出45和72倍。X. WANG等［11］在整車轉轂條件下采用WLTC工況對7輛國六輕型汽油車NH3排放進行測試，結果顯示試驗車輛的NH3排放主要在發動機暖機階段產生，NH3的排放因子在（0.65±0.38）～（8.01±3.12） mg/km范圍內。C. X. WANG等［12］模擬了輕型汽油車三元催化轉化器（TWC）工作中NH3生成，發現NH3主要在250～550 ℃的排氣溫度范圍內形成，富燃狀態持續時間的增加將導致NH3選擇性增加。C. HUANG等［13］對上海市13輛排放為國Ⅱ至國Ⅴ的輕型汽油車NH3排放進行測試，發現基于里程的NH3排放因子為（29.2±24.1） mg/km。

侯宇旭等［14］選取一輛國六增壓直噴輕型汽油車開展排放測試，發現在常溫WLTC，RTS95及低溫RDE循環測試中，10 nm以上顆粒物排放數量濃度較國六排放標準規定的23 nm以上顆粒物數量濃度分別高32.4%，30.4%和15.6%。D. D. GUO等［15］研究發現WLTC，RTS95及RDE循環測試中，PN10排放較PN23分別高出31.7%，27.8%和15.2%，激烈駕駛行為將增加PN23排放。Y. HIROYUKI等［16］研究分析了輕型汽油和柴油乘用車在高速工況下的PN排放特征。當前國內外學者和研究機構主要在平原環境下開展輕型汽車NH3和PN10等污染物排放特性的研究，少有在高原環境下的研究，而海拔對污染物排放有較大影響。中國環境科學研究院機動車排污監控中心正牽頭組織開展下階段輕型汽車排放標準預研究，已對NH3和PN10等排放提出了相關測試研究，特別是海拔環境拓展，因此有必要對國六階段輕型汽油車開展NH3和PN10及相關污染物開展測試研究。

本研究選取10輛國六b階段輕型汽油車，分別在中汽研汽車檢驗中心（昆明）有限公司輕型整車環境模擬排放實驗室（海拔1 914 m）和中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司輕型整車環境模擬排放實驗室（海拔0 m），按照GB 18352.6—2016標準［17］中WLTC（worldwide harmonized light vehicles test cycle）工況開展排放測試，研究分析測試工況、海拔條件以及環境溫度對輕型汽油車NH3和PN10等污染物排放特性的影響，為下階段輕型汽車排放標準深入研究提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗車輛

選取10輛國六b階段輕型汽油車開展試驗測試，其中5輛搭載插電式混合動力系統、5輛搭載傳統汽油發動機。試驗車輛后處理系統均采用三元催化轉化器（three-way catalyst，TWC）和汽油機顆粒捕集器（gasoline particulate filter，GPF），具體車輛參數如表1所示。

1.2 試驗方案

本研究選擇在中汽研汽車檢驗中心（昆明）有限公司輕型整車環境模擬排放實驗室開展排放測試，海拔為1 914 m，環境溫度在-40～60 ℃范圍內。輕型車排放測試系統主要包括風機、AIP底盤測功機、HORIBA排放分析儀、定容取樣系統（constant volume sampling，CVS）等。CVS流量測試范圍為6～12 m3/min，經過稀釋的尾氣進入常規污染物測試設備進行實時測量。通過非分光紅外法（NDIR）測量CO濃度；采用化學發光法（CLD）測量NO濃度。由于NH3極易溶于水，與常規污染物的理化特性存在較大差異，氣袋采樣和全流稀釋采樣可能會導致氨被吸收的同時出現采樣分析延遲，因此需要采用與常規污染物不同的采樣分析策略。因此，NH3分析儀主要采用傅里葉變換紅外光譜吸收法（FTIR）直接測量尾氣中的NH3排放濃度。為減少采樣與分析過程中氨的損失，試驗中氨的采樣點盡量靠近排氣管出口，并對采樣管路和分析模塊進行加熱，采樣前使用標準氣與純氮氣標定分析儀的量程點與零點，采樣開始前與結束后均使用加熱的純氮氣對采樣管路進行吹掃。

為了研究粒徑在23 nm以下的細小顆粒物排放特性，使用兩種顆粒物計數設備進行同步測量，其中HORIBA用于測量當前法規要求的PN23，HORIBA MEXA-2300SPCS用于測量PN10。兩種設備均采用凝結粒子計數CPC原理進行顆粒物數量濃度的測量，測量結果具有可比性。測試污染物包括CO，NO_x，NH3，PN23和PN10。具體的試驗設備見表2。

測試過程中，采用符合國六標準的92號基準車用汽油，插電式混合動力汽車采用電量保持模式（CS模式）開展排放測試，滑行阻力采用平原環境實際道路滑行的阻力。常溫和低溫排放測試中環境溫度分別設定為（25±2） ℃和（-7±2） ℃，其中正式排放試驗前在相應的環境溫度下浸車6～12 h。

按照GB 18352.6—2016標準中的WLTC工況開展排放測試，其中WLTC劃分為P1低速段（589 s）、P2中速段（433 s）、P3高速段（455 s）和P4超高速段（323 s）等4個階段，數據分析時也將對不同階段的NH3和PN10排放因子進行研究。

2 結果與討論

2.1 NH3排放生成機理

輕型汽油車NH3排放并不直接產生于缸內燃燒，而是TWC內部發生氧化還原反應的副產物［18］。為研究分析輕型汽油車尾氣中NH3排放產生的前體物，開展高原環境、常溫WLTC工況下冷起動排氣污染物排放試驗。為研究分析海拔對NH3排放的影響，開展平原環境、常溫WLTC工況下冷起動排氣污染物排放對比試驗。高原環境下通過HORIBA分析儀同步采集TWC+GPF前后端CO，NO_x和NH3污染物排放及排氣溫度等數據，平原環境下通過HORIBA分析儀采集TWC+GPF后端CO，NO_x和NH3污染物排放數據并進行對比分析，具體結果見表3和表4。

由表3可以看出，高原環境、常溫條件下，未經過后處理凈化的PHEV和傳統輕型汽油車發動機內燃燒產生的CO與NO_x排放均較高，其排放因子分別在132.63～375.87 mg/km和9.92～45.58 mg/km范圍內，但NH3排放量較少，排放因子分布在0.25～3.40 mg/km范圍內，排放強度明顯低于CO和NO_x排放。污染物經過后處理系統后，由于CO和NO_x在TWC內部發生了氧化還原反應，排放因子均呈顯著下降趨勢，排放削減率分布在32.4%～42.9%和42.9～48.7%范圍內，但NH3排放因子急劇上升，排放因子達到21.80～485.10 mg/km，比發動機原排中的NH3排放增加了142.4～274.1倍。研究結果也表明尾氣NH3排放主要來源TWC內部催化反應，此外傳統輕型汽油車NH3排放因子普遍高于PHEV。由表4可以看出，高原環境、常溫WLTC工況下PHEV和傳統輕型汽油車NH3排放因子都顯著增加，分別為平原環境的12.49倍和11.88倍，主要原因是高原環境下發動機CO和NO_x排放以及排氣溫度等參數發生變化，也引起TWC催化劑反應溫度窗口在原有標定策略條件下發生偏移，進而導致污染物排放大幅升高。

2014年環境保護部（現生態環境部）發布的《大氣氨源排放清單編制技術指南（試行）》［19］（簡稱《指南》）中推薦了交通源氨排放因子，其中輕型汽油車氨排放因子為26 mg/km。表3中高原環境、常溫WLTC工況下，PHEV和傳統輕型汽油車NH3排放因子明顯高于《指南》中推薦的輕型汽油車氨排放因子，這表明高原環境對輕型汽油車NH3排放具有一定影響，且排放因子被低估，在排放測算中應予以關注。

2.2 NH3排放特性分析

圖1示出高原環境、常溫WLTC工況下不同階段的NH3排放特性。由圖1可以看出，搭載插電式混合動力和傳統汽油發動機的輕型汽油車NH3排放主要集中在P1低速段和P2中速段，而在高速段和超高速階段僅有極少量的NH3生成。主要原因如下：車輛在冷起動階段溫度較低，CO與催化劑表面端位羥基和橋式羥基發生反應生成H2，產生的H2還原NO生成NH3，而當車輛完全預熱后，還原性氣體CO和HC明顯減少，還原反應生成的NH3相應減少。

圖2示出1號PHEV在WLTC工況下NH3瞬態排放特征。

NH3主要在還原條件下（富燃工況）大量生成，其生成主要需要兩個條件：一是TWC內部達到NH3生成的窗口溫度；二是尾氣中出現持續較高的CO排放導致TWC內部處于還原環境。在冷起動初始階段，TWC內部催化劑尚未達到起燃溫度，此時不會生成NH3。催化劑達到起燃溫度后逐漸達到氨生成的窗口溫度，在加速的過程中，混合氣偏濃，缸內燃燒不充分，導致進入TWC的原排CO與未燃THC增加，且CO排放持續較高，導致TWC內部持續保持還原環境，THC或水蒸氣中存在的氫原子與NO_x中存在的氮原子結合后生成NH3［5］。與低速段及中速段相比，盡管高速段和超高速段車速較大，但此時車輛處于較為穩定的速度段或減速階段，缸內混合氣較稀，且燃料燃燒較完全，進入TWC內部的氧化物較多，因此在這兩個階段并未生成大量的NH3排放。在冷起動完成后，TWC內部溫度已經達到NH3生成的窗口溫度，然而空燃比在閉環控制下能夠較好地穩定在理論空燃比附近，并不會出現較高的CO排放，導致TWC內部還原環境不能持續保持，因而不會出現大量的NH3排放。

選擇1號試驗車輛開展高原環境、-7 ℃低溫條件下WLTC工況排放測試，其中試驗過程中車輛仍為電量保持模式。表5示出高原環境，常溫和低溫條件下WLTC不同階段試驗車輛NH3排放因子。研究發現： 1號試驗車輛在低溫環境下浸車后，在冷起動初始階段需要克服車輛內阻的增加，為了快速完成暖機工況，發動機始終處于運轉狀態，且存在瞬態的噴油加濃工況，但因缸壁溫度較低，燃油噴入缸內后霧化較差，缸內燃燒不完全程度加劇，導致尾氣中CO瞬態排放持續較高，TWC快速達到起燃溫度，此時滿足NH3生成的條件，尾氣中NH3排放也逐步增加。當TWC達到起燃溫度后，車輛暖機工況基本結束，電機系統接入車輛驅動。車輛在實際運行中根據混合動力控制策略，發動機存在起動和停機現象。當發動機停機重啟后，缸內將噴入較濃的混合氣，同時停機也會導致TWC內部溫度和CO轉化效率下降，但TWC內部還原環境仍存在，在加速過程中CO與NH3排放出現瞬態峰值。

與-7 ℃低溫環境相比，常溫環境下在低速段未出現較高的NH3排放，其原因主要是常溫環境下發動機停機較為頻繁，導致TWC內部溫度并不能穩定保持在NH3生成窗口溫度。由于發動機持續運行，TWC溫度穩定，此時生成較少量的NH3。進入中速段后，由于車速的增加，動力電池參與動力供應較少，發動機能夠長時間保持運行狀態，TWC內部溫度穩定上升，為NH3的形成提供了必要條件，此時當車輛加速時CO排放增加，TWC內部形成NH3生成條件。

2.3 PN10和PN23排放特性分析

圖3示出10輛試驗車輛在高原環境、常溫WLTC工況下的PN23和PN10排放數據對比。由圖3可以看出，對于插電式混合動力和傳統動力輕型汽油車，PN10排放因子明顯高于PN23，其中1號至5號插電式混合動力汽車的PN23和PN10排放因子分別處于1.21×1011～5.55×1011 個/km和1.76×1011～6.72×1011 個/km范圍，6號至10號傳統動力輕型汽油車的PN23和PN10排放因子分別處于2.76×109～8.75×1010 個/km和3.19×109～1.01×1011 個/km范圍。與PN23排放相比，插電式混合動力汽車和傳統動力輕型汽油車PN10排放分別增加了21.11%～50.21%和12.00%～38.47%。

值得一提的是，1號和2號試驗車輛的PN23排放分別為4.13×1011 個/km和5.55×1011 個/km，均滿足GB 18352.6—2016國六標準中b階段的PN限值要求，但是其PN10排放分別達到6.20×1011 個/km和6.72×1011 個/km，超過國六標準中b階段限值要求。此外，高原環境下混合動力汽油車PN23和PN10排放因子明顯高于傳統動力輕型汽油車，其主要原因是高原環境下空氣稀薄、氧含量低，車輛在運行中為保障動力性會存在加濃噴射，特別是混合動力汽車發動機存在頻繁起動，導致燃油在缸內無法充分燃燒、GPF再生效率下降，顆粒物排放增加［20-21］。

圖4示出10輛試驗車輛在高原環境、常溫WLTC工況下不同階段的PN10排放特征。

除3號和4號插電式混合動力試驗車輛外，其他試驗車輛的PN10排放主要集中在P1低速段，且P1低速段PN10排放因子約超出全工況PN10排放的1.46～6.10倍，因此應重點控制冷起動階段PN10排放。對于缸內直噴（GDI）和進氣道噴射（PFI）試驗樣車，除冷起動工況外，PN排放主要產生于測試循環的各個加速階段，裝有GPF的輕型汽油車PN排放主要產生于冷起動階段，顆粒捕集器在熱機循環階段對PN10和PN23均有較好的過濾效果［22-23］。

對于3號和4號插電式混合動力試驗車輛，在P3高速階段和P4超高速階段，PN10的排放因子明顯高于傳統汽油發動機的輕型汽油車，主要與這兩輛試驗車輛未開展高原環境下排放優化標定相關，其混合動力控制策略在高速和超高速階段發動機參與動力輸出，為保持車輛動力性，噴油量增加進而導致瞬態PN10排放增加，且顯著高于P1低速段和P2中速段［24］。

圖5示出高原環境、常溫WLTC工況下，PN10和PN23的瞬態排放速率分布特征。由圖5可以看出，常溫環境、WLTC全工況下，PN10和PN23的排放速率曲線基本一致，峰值分別為5.15×109 個/s和5.09×109 個/s，在整個測試循環的加速階段PN10和PN23出現突然增加趨勢。除冷起動低速階段外，在超高速段PN10和PN23也出現了一定幅度的增加，處于1×107～6×107 個/s范圍內，其主要原因是超高速段動力性需求增加，發動機噴油量加大，高原環境空氣稀薄，導致燃料混合不均勻，燃料燃燒不完全后以顆粒物形式從發動機缸內排出。盡管通過GPF進行顆粒捕集，但部分未被捕集的顆粒物和GPF內部再生生成的細顆粒物排出，導致超高速段PN10排放顯著增加［25］。考慮到PN10和PN23主要在車輛冷起動低速段和中速段產生，因此將重點分析常溫和低溫環境下低速段與中速段PN10和PN23的瞬態排放特征。

圖6示出高原環境、常溫和低溫條件下，WLTC工況低速段與中速段的PN10和PN23瞬態排放速率。

由圖6可以看出，在低速段，低溫環境下PN10和PN23的排放速率明顯高于常溫環境，低溫環境PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個/s和5.28×1011 個/s，高出常溫環境下PN10和PN23排放速率約2個數量級。其主要原因是試驗車輛在低溫浸車后，在冷起動低速段發動機及后處理系統溫度較低，車輛發動機處于暖機狀態，需采取加濃噴射策略，缸內出現不同程度的燃料燃燒不完全和濕壁燃料熱裂解，TWC和GPF尚未起燃，凈化效率較低，最終造成部分燃料未完全燃燒生成大量揮發性/半揮發性顆粒物排出。

3 結論

a） 高原環境下國六b階段插電式混合動力和傳統汽油發動機的輕型汽油車TWC后NH3排放大幅增加，排放因子達到21.80～485.10 mg/km，顯著高于《大氣氨源排放清單編制技術指南》中的輕型汽油車氨排放因子26 mg/km，在排放測算與評估中應予以關注；NH3排放主要集中在低速段和中速段，低溫環境NH3排放更高；

b） 常溫環境下，高原WLTC工況插電式混合動力汽車的PN23和PN10排放因子分別處于1.21×1011～5.55×1011 個/km和1.76×1011 ～6.72×1011 個/km范圍；傳統動力輕型汽油車的PN23和PN10排放因子分別處于2.76×109～8.75×1010 個/km和3.19×109～1.01×1011 個/km范圍；與PN23排放相比，插電式混合動力汽車和傳統動力輕型汽油車PN10排放分別增加21.11%～50.21%和12.00%～38.47%；

c） 試驗車輛PN10排放主要集中在WLTC工況低速段，且低速段PN10排放因子超出全工況PN10排放的1.46～6.10倍，因此應重點控制冷起動階段PN10排放；與常溫環境相比，低溫環境下PN10和PN23排放速率峰值分別為6.12×1011 個/s和5.28×1011 個/s，高出常溫環境下相應PN排放速率約2個數量級。

參考文獻：

［1］ CHENG S Y，LANG J L，ZHOU Y，et al.A new monitoring simulation-source apportionment approach for investigating the vehicular emission contribution to the PM2.5 pollution in Beijing，China［J］.Atmospheric Environment，2013，79：308-316．

［2］ LIVINGSTON C，RIEGER P，WINER A.Ammonia emissions from a representative in-use fleet of light and mediumduty vehicles in the California South Coast Air Basin［J］.Atmospheric Environment，2009，43（21）：3326-3333.

［3］ 帥石金，董哲林，鄭榮，等.車用汽油機顆粒物生成機理及排放特性研究進展［J］.內燃機學報，2016，34（2）：105-116.

［4］ 方娜，陳濤，管永超，等.輕型汽油車NH3排放研究［J］.汽車工程，2024，46（3）：483-488.

［5］ 溫溢，蔣震，羅佳鑫.國六輕型汽油車氨排放特性研究［J］.天津科技，2022，49（9）：34-39.

［6］ SUAREZ B，MENDOZA V P，RICCOBONO F，et al.On-road measurement of NH3 emissions from gasoline and diesel passenger cars during real world driving conditions［J］.Atmospheric Environment，2017，166：488-497.

［7］ 李家琛，葛蘊珊，王欣，等.缸內直噴汽油車細小顆粒物排放特性研究［J］.中國環境科學，2022，42（6）：2569-2576.

［8］ LIU Y，GE Y，TAN J，et al.Research on ammonia emissions characteristics from light-duty gasoline vehicles［J］.Journal of Environmental Sciences，2021，106：182-193.

［9］ 羅佳鑫，崔健超，譚建偉，等.基于WLTC和NEDC循環的輕型車氨排放特性研究［J］.汽車工程，2019，41（5）：493-498.

［10］ 韓亞欣，譚建偉，楊佳，等.WLTC循環下汽油車氨排放影響因素分析［J］.環境科學研究， 2019，32（4）：654-661.

［11］ WANG X，GE Y S，GONG H M，et al.Ammonia emissions from China-6 compliant gasoline vehicles tested over the WLTC［J］.Atmospheric Environment，2019，199：136-142.

［12］ WANG C X，TAN J W，HARLE G，et al.Ammonia formation over Pd/Rh three-way catalysts during lean-to-rich fluctuations：the effect of the catalyst aging，exhaust temperature，lambda，and duration in rich conditions［J］.Environmental Science amp; Technology，2019，53（21）：12621-12628.

［13］ HUANG C，HU Q Y，LOU S R，et al.Ammonia emission measurements for light-duty gasoline vehicles in China and implications for emission modeling［J］.Environmental Science amp; Technology，2018，52（19）：11223-11231.

［14］ 侯宇旭，葛蘊珊，王欣，等.增壓直噴汽油機細小顆粒物排放特性研究［J］.內燃機工程，2021，42（4）：24-37.

［15］ GUO Dongdong，GE Yunshan，WANG Xin，et al.Sub-23 nm Particle Emissions from China-6 GDI Vehicle：Impacts of Drive Cycle and Ambient Temperature［J］.Atmosphere，2022，13：1216.

［16］ HIROYUKI Y，TAICHI K，HIDENORI K，et al.Off-cycle emissions of particle number from gasoline and DPF diesel passenger cars in high-load conditions［J］.Atmosphere，2023，14：732.

［17］ 環境保護部，國家治理監督檢驗檢疫總局.輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）：GB 18352.6—2016［S］.北京：中國環境科學出版社，2016.

［18］ 鄭婷婷，王國棟，顧紹晶，等.汽車尾氣凈化三效催化劑中N2O和NH3的生成及控制研究進展［J］.化工進展，2020，39（6）：2399-2410.

［19］ 環境保護部.大氣氨源排放清單編制技術指南（試行）［S］.北京：環境保護部，2014.

［20］ YANG H，DHITAL N B，WANG L，et al.Chemical characterization of fine particulate matter in gasoline and diesel vehicle exhaust［J］.Aerosol and Air Quality Research，2019，19（6）：1439-1449.

［21］ ZHANG W，MA X，SHUAI S，et al.Effect of gasoline aromatic compositions coupled with single and double injection strategy on GDI engine combustion and emissions［J］.Fuel，2020，278：118308.

［22］ RAZA M，CHEN L，LEACH F，et al.A review of particulate number（PN） emissions from gasoline direct injection（GDI） engines and their control techniques［J］.Energies，2018，11：14176.

［23］ 胡志遠，夏孝程，宋博，等.缸內直噴汽油車顆粒物數量及可溶性有機組分排放特性［J］.中國環境科學，2021，41（3）：1095-1101.

［24］ 秦艷紅，胡敏，李夢仁，等.缸內直噴汽油機排放PM2.5的理化特征及影響因素［J］.中國環境科學，2016，36（5）：1332-1339.

［25］ BAEK S，JIN D，JANG W，et al.Evaluation of the time-resolved nanoparticle emissions and the vehicle performance characteristics for a turbocharged gasoline direct-injection vehicle with a metal-foam gasoline particulate filter［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D：Journal of Automobile Engineering，2016，230（6）：745-753.

NH3 and PN Emission Characteristics of Light-Duty Gasoline Vehicles in Plateau Environment

WANG Jiguang1，GU Wangwen1，LI Jiaqiang2，PENG Hu3，LEI Jilin4，ZHU Yunbo5

（1.CATARC Automotive Test Center （Kunming） Co.，Ltd.，Kunming 651700，China；2.Southwest Forestry University，Kunming 650224，China；3.Kunming Yunnei Power Co.，Ltd.，Kunming 650200，China；4.Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China；5.Yunnan Provincial Institute of Traffic Science and Technology Co.，Ltd.，Kunming 650200，China）

Abstract： Ten light-duty gasoline vehicles meeting China Ⅵ phase b emission standards with different power types （plug-in hybrid and conventional gasoline engine） were selected to carry out WLTC cycle emission tests under normal and low temperature conditions in the light-duty vehicle environment-simulated emission laboratory at an altitude of 1 914 m in Kunming. The emission characteristics and influencing factors of NH3 and PN （PN10 and PN23） from light-duty gasoline vehicles were studied in plateau environment. The results showed that the NH3 emission of exhaust gas increased significantly after TWC， and the emission factor for different types of China Ⅵ phase b light-duty gasoline vehicles under plateau environment reached 21.80-485.10 mg/km， which was significantly higher than the 26 mg/km NH3 emission factor of light-duty gasoline vehicles as stated in the Technical Guideline for Preparing the Ammonia Emission Inventory. The NH3 emission of light-duty gasoline vehicles with plug-in hybrid and conventional gasoline engines is mainly concentrated in the low speed and medium speed segments， and the NH3 emission was higher in low temperature environment. Compared with PN23 emission， PN10 emission of plug-in hybrid electric vehicles and conventional power light-duty gasoline vehicles increased by 21.11%-50.21% and 12.00%-38.47% respectively. At low temperature， the peak emission rates of PN10 and PN23 were 6.12×1011#/s" and 5.28×1011#/s， which were about 2 orders of magnitude higher than the corresponding PN emission rates at normal temperature.

Key words： plateau environment；light-duty gasoline vehicle；ammonia；particle；emission

［編輯： 姜曉博］

基金項目： 國家重點研發計劃課題（2023YFC3705405-1）

作者簡介： 王計廣（1986—），男，正高級工程師，博士，主要研究方向為機動車排放控制與測試技術；wangjiguang@catarc.ac.cn。

通訊作者： 李加強（1974—），男，副教授，主要研究方向為機動車排放控制技術；lijiaqiang@swfu.edu.cn。